Ma thèse en 400 mots : Dominic Couture

Dominic Couture, étudiant à l’IREx, a terminé son doctorat à l’Université de Montréal l’automne dernier. Il résume ici son projet de recherche de doctorat.

Les associations d’étoiles jeunes regroupent des étoiles qui se sont formées à la même époque et qui ne sont maintenant plus liées gravitationnellement. Contrairement aux amas ouverts, qui sont plus facilement visibles comme une surdensité d’étoiles dans le ciel, les associations d’étoiles jeunes sont beaucoup plus difficiles à identifier. En effet, les étoiles membres, dispersées sur une grande fraction de la sphère céleste, se confondent avec les autres.

Pendant ma thèse, j’ai développé un outil d’analyse qui permet d’évaluer l’âge des associations stellaires jeunes du voisinage solaire. Obtenir une mesure fiable de l’âge de ces regroupements présente un intérêt indéniable, car une étoile de faible masse à proximité du Soleil, avec un âge bien connu, est une cible de choix pour la recherche d’exoplanètes et leur étude. Pour ce faire, j’ai utilisé la méthode du retracement (traceback), qui consiste justement à retracer le parcours des étoiles membres autour du centre de la galaxie, et à identifier l’époque où l’étendue du groupe dans l’espace était minimale. Cela permet d’obtenir un âge qu’on dit cinématique de l’amas, et de le comparer à d’autres évaluations de l’âge, par exemple celles qui nécessitent le recours à des modèles d’évolution stellaire.

Je me suis d’abord intéressé à l’association appelée β Pictoris (βPMG), l’une des plus proches et des mieux étudiées. Pour établir son âge, j’ai utilisé les positions (données astrométriques) et les vitesses (données cinématiques) des membres contenus dans de nombreux relevés très précis, y compris ceux du troisième catalogue réalisé avec le télescope spatial Gaia (Gaia DR3, pour Data Release 3). Mon analyse a démontré qu’il est essentiel de limiter au maximum la présence d’étoiles qui ne sont pas réellement membres, par exemple des systèmes de plusieurs étoiles dont on ne distingue pas les membres individuels. Il faut aussi corriger les biais qui induisent systématiquement des erreurs sur une composante de la vitesse, et un biais dû aux erreurs de mesures. Après avoir testé plusieurs manières de faire l’analyse, j’ai réussi à estimer l’âge cinématique de l’association à environ 20,3 millions d’années (Ma), avec une incertitude de 3,4 Ma. C’est la première fois qu’une méthode cinématique donne un résultat compatible avec les évaluations antérieures de l’âge de βPMG qui se trouvent la littérature scientifique.

J’ai ensuite appliqué mon outil d’analyse de retracement à trois autres associations : Tucana-Horologium (THA), Columba (COL) et Carina (CAR). Cela m’a permis de déterminer que la meilleure manière d’évaluer la taille de ces associations était de calculer la longueur moyenne de toutes les branches reliant les différentes étoiles membres entre elles. Cela permet des résultats qui optimisent précision, fiabilité et contraste. J’ai ainsi trouvé des âges cinématiques de 44,8 Ma pour THA et de 28,4 Ma pour COL et CAR. Ces résultats montrent qu’il est possible de trouver un âge cinématique compatible avec d’autres évaluations de l’âge pour des associations plus vieilles comme THA, ainsi que pour COL et CAR.

Dans le futur, cette méthode pourra être appliquée à d’autres associations locales jeunes, notamment avec le quatrième catalogue issu de la mission Gaia, qui sera disponible sans doute en 2026.

Pour en savoir plus

Dominic a complété son PhD à l’Université de Montréal entre 2019 et 2024, sous la supervision du professeur René Doyon et du professeur associé Jonathan Gagné de l’IREx. Sa thèse, Âge cinématique des associations stellaires jeunes du voisinage solaire, est disponible sur Papyrus.